Diferențele dintre turnarea prin injecție cu pulbere metalică (MIM) și prelucrarea CNC
Există două metode utilizate în mod obișnuit pentru realizarea pieselor metalice: MIM (Metal Injection Molding) și prelucrarea CNC. Industrii precum medical, auto, aerospațial și electronice se bazează pe aceste două metode. Principiile sunt diferite, iar aplicațiile sunt, de asemenea, foarte diferite. Alegerea procesului potrivit este cu adevărat crucială atunci când faceți produse.
Să începem cu MIM (Metal Injection Molding). Mai simplu spus, combină turnarea prin injecție a plasticului și metalurgia pulberilor, în special pentru realizarea de piese metalice mici și complexe. Procesul presupune amestecarea pulberii metalice cu un liant pentru a forma un material, apoi injectarea acesteia într-o matriță pentru a-l modela. Liantul este apoi îndepărtat prin încălzire și, în final, materialul este sinterizat, rezultând o piesă metalică densă. Pot fi utilizate multe materiale, inclusiv oțel inoxidabil, oțel slab-aliat, oțel pentru scule și aliaje de titan. Pulberea are în mod obișnuit o dimensiune de 5 până la 20 micrometri, iar conținutul de metal din materia primă este de aproximativ 65% până la 72%, în principal pentru a asigura o turnare bună fără a o face prea fragilă. MIM este utilizat în general pentru piese mici, complexe și pentru producția de volum mare-.
Apoi există prelucrarea CNC, cu care majoritatea oamenilor sunt mai familiarizați. Acesta implică o mașină-controlată de computer pentru a tăia materiale, modelând treptat o bucată solidă de material în forma dorită. Poate fi folosit cu metale, materiale plastice și lemn, oferind precizie și repetabilitate ridicate. Este utilizat pe scară largă în domenii solicitante precum aerospațial, auto și medical.
Cea mai mare diferență dintre cele două este că MIM este fabricarea aditivă, în care materialele se construiesc puțin câte puțin; CNC este o fabricație subtractivă, în care materialele sunt tăiate puțin câte puțin. Sunt abordări complet opuse.
Costurile sunt și ele diferite. Formele MIM sunt scumpe în stadiile incipiente, dar costul pe unitate scade pe măsură ce volumul crește, în special pentru piesele complexe, pe care CNC nu le poate egala. CNC este opusul: este cost-eficient pentru loturi mici de piese simple, dar cu cât piesa este mai complexă, cu atât CNC ia mai mult timp și bani, iar costul nu scade mult chiar și cu volume mari.
Modificările de design sunt și mai complicate. Schimbarea structurii unei mașini MIM (Fabricație mecanică) necesită, practic, reproiectarea matriței, care este costisitoare și consumă-timp. CNC (Computer Numerical Control) necesită doar schimbarea programului și poate fi modificat după cum doriți, făcându-l mult mai flexibil.
Modificările de design sunt și mai complicate. Schimbarea structurii unei mașini MIM (Fabricație mecanică) necesită, practic, reproiectarea matriței, care este costisitoare și consumă-timp. CNC (Computer Numerical Control) necesită doar schimbarea programului și poate fi modificat după cum doriți, făcându-l mult mai flexibil.
Avantajele MIM includ aproape lipsa deșeurilor, stresul intern scăzut, susceptibilitatea mai mică la deformare și accelerarea rapidă a producției-, cu o singură matriță capabilă să producă o cantitate mare de piese. Cu toate acestea, dezavantajele sunt și evidente: sinterizarea poate afecta proprietățile materialului și poate provoca deformare; materia primă are o perioadă de valabilitate; iar selecția materialelor este mai puțin extinsă decât în cazul prelucrării CNC, făcându-l potrivit doar pentru producția de piese mici în loturi mici până la medii.
Avantajele prelucrării CNC sunt precizia ridicată, selecția flexibilă a materialelor, producția rapidă în loturi mici-și modificarea ușoară. Dezavantajele sunt deșeuri mai mari, costuri mai mari pentru piesele complexe, nevoia de mașini suplimentare pentru producția de volum mare-și solicitarea internă în timpul tăierii, care poate duce la deformare în timp.
În ceea ce privește materialele, MIM poate folosi oțel inoxidabil, oțel pentru scule, titan, cobalt-crom, aliaje la temperatură înaltă-, oțel carbon, aliaje de nichel și aliaje de wolfram, în principal sub formă de pulbere. CNC este și mai versatil, capabil să utilizeze aproape toate materialele precum aluminiu, titan, cupru, oțel inoxidabil și oțel aliat, iar materialele solide pot fi utilizate direct.
Când ar trebui să alegeți MIM (Fabricație mecanică)? Când volumul este mare, piesele sunt mici (de preferință sub 40 de grame, nu depășesc 100 de grame), structura este complexă, cerințele de toleranță nu sunt la limita lor, designul nu va fi modificat, doriți să economisiți materiale și să minimizați procesarea secundară.
Când să alegi CNC? Loturi mici, precizie extrem de ridicată, piese mari, stres ridicat, materiale speciale, modificări frecvente de design și performanță excepțional de stabilă.
Controlul calității MIM este, de asemenea, foarte important. Materiile prime și lianții trebuie inspectați la intrarea în fabrică. După turnare, trebuie măsurată dimensiunea corpului verde, iar densitatea și performanța trebuie, de asemenea, verificate. După sinterizare trebuie verificate și dimensiunea, toleranța, suprafața și performanța. Controlul statistic al procesului este utilizat pentru a-l supraveghea astfel încât să se reducă deșeurile.
În general, MIM este potrivit pentru aplicații complexe,-de volum mare și ieftine; CNC este potrivit pentru înaltă precizie, flexibilitate și o gamă largă de materiale. Nu există o singură opțiune cea mai bună; alegerea depinde de dimensiunea, structura, volumul, cerințele de precizie și bugetul pieselor dumneavoastră. Alegerea opțiunii potrivite este cea mai rentabilă-.
Aplicații practice ale turnării prin injecție a pulberii în diverse domenii
|
Număr de serie |
Domenii de aplicare |
Produse turnate prin injecție cu pulbere |
|
1 |
Comunicatii electronice |
Slot pentru card SIM, vibrator, componente de unitate de disc, conectori de cablu, carcase pentru tuburi de electroni, capete de imprimare pentru computer, pachete electronice, materiale pentru radiatoare |
|
2 |
Industria auto |
Componente pentru blocarea controlului aprinderii, rotorul turbocompresorului, componentele ghidajului supapelor, componentele sistemului de frânare auto, componentele parasolarului auto |
|
3 |
Dispozitive medicale |
Brackets ortodontici, ace de sutura interna, pense pentru biopsie, scut de radiatii |
|
4 |
Mrticles pentru uz zilnic |
Cutii pentru ceasuri, curele de ceas, catarame pentru ceas, capete și teuri pentru crose de golf, catarame pentru pantofi sport, piese pentru arme de foc sport, perforatoare pentru legare documente, piese mici pentru ochelari, încuietori de siguranță și foarfece de frizerie. |
|
5 |
Industria utilajelor |
Freze neregulate, scule așchietoare, micro angrenaje și piese mecanice mici, navete mașini textile |
|
6 |
Arme și echipamente |
Rotor de mină, declanșare a pistolului, miez de proiectil-perforant pentru armătură, bază de lunetă, săgeți cu săgeți în grup |
|
7 |
Aerospațial |
Balamale aripi de avion, duze de rachetă, aripioare de coadă a rachetei, miezuri ceramice ale palelor turbinei |
Aplicații tipice ale MIM (Mechanical Manufacturing) pentru componente de precizie auto
Angrenaje (sisteme de alimentare/transmisie)
Scenarii de aplicare
Angrenaj de sincronizare a motorului, angrenaj pompă de ulei/pompa de apă, butuc sincronizator transmisie, pinion actuator.
Material
Oțel aliat Fe-Ni, oțel inoxidabil 420, 17-4PH (rezistență mare/rezistent la uzură).
Valoarea cheie
Profilele complexe ale dinților și butucul/canalul integrat reduc etapele de prelucrare.
Densitate Mai mare sau egală cu 7,6 g/cm³, duritatea suprafeței dintelui HRC 40~50, rezistentă la uzură-și la oboseală-.
Producția în masă (capacitate anuală mai mare sau egală cu 100.000 de unități) costă cu 30-50% mai puțin decât prelucrarea.
Echipament MIM pentru automobile
Carcasa senzorului (sistem de control electronic)
Scenarii de aplicare
Senzor ABS, senzor de temperatură/presiune, carcasă și bază a senzorului de poziție a clapetei de accelerație.
Material
Oțel inoxidabil 304/316 (rezistent la coroziune), aliaj de aluminiu (ușor).
Valoarea cheie
-Pereți subțiri (0,5~1,5 mm) + canal de etanșare integrat/orificiu de montare, nivel de protecție IP67+.
Are proprietăți bune de ecranare electromagnetică, făcându-l potrivit pentru cerințele anti-interferențe ale electronicelor auto.
Consecvență dimensională ridicată, potrivită pentru liniile de asamblare automate.
Componentele injectorului de combustibil (sistemul de combustibil)
Scenarii de aplicare
Corpul supapei injectorului benzină/motorină, scaun supapă cu ac, inel de control al debitului, ansamblu camera de ulei de înaltă presiune-.
Material
Aliaje de-temperatură înaltă (cum ar fi Inconel 718), oțel inoxidabil 440C (rezistent la temperatură ridicată/presiune mare/coroziune).
Valoarea cheie
Calea de curgere micro-fină (φ0,1~0,5mm) + suprafața de etanșare de-înaltă presiune sunt formate dintr-o singură bucată pentru a îndeplini condițiile de-înaltă presiune de 200~300bari.
Este rezistent la temperaturi ridicate (-40 de grade ~150 de grade ), la coroziunea combustibilului și are fiabilitate ridicată pe termen lung.
Acesta înlocuiește prelucrarea de precizie, rezolvă problema prelucrării găurilor mici/adânci și îmbunătățește rata de randament la 95%+.
Componentele injectorului de combustibil MIM auto
Alte componente de precizie
Turbocompresor
Rotor mic, inel de reglare, scut termic (aliaj la temperaturi înalte, ușor + rezistent la temperaturi ridicate).
Cutie de viteze
Furci de schimbare, glisoare și blocuri de ghidare (structură complexă + rezistente la uzură-, înlocuind forjarea/prelucrarea).
Sistem de franare
Miez de supapă de acţionare ABS, ansamblu supapă proporţională (înaltă precizie + etanşare fiabilă).
MIM a evoluat de la o tehnologie „opțională” la o tehnologie „preferată” în domeniul pieselor auto de precizie, în special pentru componentele mici și complexe, cum ar fi angrenajele, carcasele senzorilor și piesele injectoarelor de combustibil. Echilibrează performanța, precizia, costul și greutatea redusă, făcându-l o tehnologie de producție cheie pentru dezvoltarea-de vârf și transformarea energiei noi a automobilelor.
